一城一北斗|北斗定位提高無人值守站配網(wǎng)運維水平降低電網(wǎng)故障率

申報單位：國能神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司供電中心

聯(lián)合申報單位：

主要完成人：單杰、趙軍、趙志雷、李剛、沈功、劉睿

一、案例簡介

供電中心主要承擔(dān)神東煤炭集團(tuán)公司所屬13座礦井及27個地面廠處單位的生產(chǎn)生活供、用電管理， 架空輸電線路共177條，桿塔4800基，全長790.052km,桿塔治理面臨點多、線長、面廣、監(jiān)測管控難度 大的問題。且地質(zhì)條件復(fù)雜，全年天氣惡劣多變，致災(zāi)因素復(fù)雜，對變電站和供電線路的穩(wěn)定性和安全性 提出巨大挑戰(zhàn)，主動預(yù)知評估能力有待進(jìn)一步提升。近年來，神東供電中心積極響應(yīng)國家及兩級公司相關(guān) 要求，大力開展智能化建設(shè)，向信息化、智能化時代邁進(jìn)，少人、無人已成為智能化發(fā)展的重要方向。神 東供電中心已經(jīng)完成轄內(nèi)65座變電站的后臺改造、接入和應(yīng)用，通過多維運行管理模式的應(yīng)用，實現(xiàn)了

調(diào)度對變電站的實時監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制。但是桿塔方面，依托巡檢人員定期開展線路、桿塔巡檢，監(jiān)測頻率 較低，且巡檢過程影響因素較多，往往巡檢時災(zāi)害已經(jīng)發(fā)生，無法提前預(yù)警。而利用北斗沉降監(jiān)測裝置開 展桿塔隱患點長期監(jiān)測，不受地理氣候條件限制，相比較傳統(tǒng)人工巡檢，精度高、成本低，利于推廣，搭 配其他監(jiān)測裝置可實現(xiàn)全方位立體監(jiān)測。于是神東供電中心引入了一套以北斗沉降監(jiān)測為主、其他監(jiān)測裝 置為輔的輸電線路綜合監(jiān)測及運維系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站“外”的無人化，提高配網(wǎng)水平。

二、技術(shù)方案

1、基本原理：在桿塔沉降監(jiān)測系統(tǒng)中采用北斗衛(wèi)星的實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)(RTK)和北斗基 站的短基線解算相融合的衛(wèi)星差分改正算法，該算法利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)和鐵塔北斗終端的三維坐標(biāo)信息，實時 差分運算，提高了沉降監(jiān)測對的精度和可靠性。

1)基準(zhǔn)站布設(shè)：在沉降監(jiān)測區(qū)域內(nèi)選擇一個基準(zhǔn)站，站點的位置需要事先精確測定。基準(zhǔn)站搭載高 精度的北斗接收機，能夠獲取衛(wèi)星信號并記錄觀測數(shù)據(jù)。

2)衛(wèi)星信號觀測：基準(zhǔn)站和待監(jiān)測的桿塔位置同時接收來自衛(wèi)星的導(dǎo)航信號。這些信號包括衛(wèi)星的 偽距和載波相位信息。

3)偽距觀測：通過測量衛(wèi)星信號的到達(dá)時間，計算偽距，即衛(wèi)星到接收器的距離，定位的基礎(chǔ)測量。

4)載波相位觀測：同時對衛(wèi)星信號的載波相位進(jìn)行觀測。載波相位提供更高的測量精度，但也更容 易受到多路徑效應(yīng)和大氣延遲等影響。

5)差分改正計算：基準(zhǔn)站通過對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算差分改正值。這包括偽距差分和載波相位 差分。偽距差分通常用于提供粗略的定位改正，而載波相位差分則用于提供更高精度的改正值。

6)差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸：基準(zhǔn)站將計算得到的差分改正數(shù)據(jù)通過通信鏈路傳輸?shù)綏U塔附近的接收器。

7)接收器應(yīng)用：桿塔上的接收器通過接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)牟罘指恼龜?shù)據(jù)，實時對自身測量進(jìn)行差分改 正。這使得接收器能夠減小大氣層延遲、鐘差等誤差，提高測量精度。

8)位置解算：桿塔接收器利用差分改正后的偽距和載波相位信息進(jìn)行位置解算，得到具有高精度的 桿塔位置。

9)沉降監(jiān)測：通過對時間序列的位置解算數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，后臺能夠識別任何桿塔位置的變化，包括 沉降，通過沉降的趨勢、速率等指標(biāo)來評估桿塔的穩(wěn)定性。

2、與其他監(jiān)測裝置融合

該輸電線路綜合監(jiān)測及運維系統(tǒng)可提供多種符合物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的感知裝置，所有監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)均可通過 輸電邊緣物聯(lián)代理統(tǒng)一回傳，實現(xiàn)感知裝置規(guī)模化部署。除北斗沉降監(jiān)測裝置外，將溫度監(jiān)測裝置、防山 火紅外監(jiān)測裝置、桿塔傾斜監(jiān)測裝置、分布式故障診斷裝置、微氣象監(jiān)測裝置均融合接入該系統(tǒng)。其中的 關(guān)鍵節(jié)點一邊緣智能監(jiān)測終端(TIU-901)采用了多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)、人工智能、多源信息智能聯(lián)動等技 術(shù)，支持3路視頻、6類傳感器等多傳感接入，實現(xiàn)了輸電線路通道及桿塔本體全景監(jiān)視、前端智能識別 推送、多源異構(gòu)信息接入分析、設(shè)備狀態(tài)綜合評估等功能，落實全網(wǎng)物聯(lián)在線可視化監(jiān)測，實現(xiàn)“立體巡 檢+集中監(jiān)控”運維新模式。

三、創(chuàng)新亮點

1)基于北斗衛(wèi)星定位研發(fā)的變電站地質(zhì)沉降監(jiān)測裝置，首次在煤礦塌陷區(qū)中進(jìn)行應(yīng)用。

2)所有監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)均可通過邊緣物聯(lián)代理裝置統(tǒng)一接入、統(tǒng)一管理，實現(xiàn)感知裝置規(guī)模化部署。

3)安裝于鐵塔監(jiān)測的設(shè)備可以接收北斗的定位信息，經(jīng)過北斗基準(zhǔn)站解算后，通過4G通信方式傳輸

給在線監(jiān)測預(yù)警平臺。該設(shè)備可以安裝到鐵塔上，實現(xiàn)無人值守全天候的在線自動監(jiān)測鐵塔的狀態(tài)，自動 對塔基松動、地質(zhì)變化、螺栓松動等引起的鐵塔傾斜沉降，防止倒塔停電、折塔斷電等重大事故的發(fā)生， 起到早期隱患排查、提前預(yù)警、提前決策、安全評估的作用。